Pompe à chaleur géothermique : avantages, fonctionnement et conception
Les nappes phréatiques chaudes qui se trouvent sous votre maison sont une source d'énergie gratuite. Le chauffage par géothermie offre de grands avantages aux propriétaires tout en leur permettant de préserver l'environnement et le climat. Dans cet article, nous allons vous expliquer pourquoi les pompes à chaleur géothermiques, également appelées pompes à chaleur sur nappe phréatique, sont de bons systèmes de chauffage et quels sont les éléments à prendre en compte pour leur installation. Vous pourrez ainsi profiter pleinement des avantages d'un nouveau système de chauffage géothermique !
Qu'est-ce qu'une pompe à chaleur géothermique ?
Les pompes à chaleur géothermiques, aussi appelées pompes à chaleur (PAC) sol-eau, utilisent la chaleur présente dans le sol pour chauffer les espaces de vie et l'eau sanitaire des habitations. Elles fonctionnent sur le même principe que tous les autres systèmes de chauffage par pompe à chaleur. La PAC prélève la chaleur de l'environnement, la comprime et la transfère aux différentes pièces de la maison. Alors que la pompe à chaleur air-eau prélève la chaleur dans l'air, la pompe à chaleur géothermique la puise dans le sol.
Il existe deux façons d'extraire la chaleur du sol :
✔ collecteurs au sol (proches de la surface de la terre)
✔ sondes géothermiques (installées plus profondément dans la croûte terrestre)
La pompe à chaleur géothermique
Pour extraire la chaleur du sol à l'aide d'une pompe à chaleur géothermique (pompe à chaleur sol-eau), il faut forer le sol. La profondeur des forages nécessaires dépend du type de système choisi. Les capteurs géothermiques sont situés près de la surface de la terre, à une profondeur d'environ 1 à 2 mètres. Il n'est donc pas nécessaire de forer profondément. Toutefois, il faut disposer d'une grande surface pour installer les collecteurs au sol.
L'installation verticale de sondes géothermiques occupe moins d'espace. Ce type de sonde est enfoui dans la croûte terrestre et nécessite des forages en profondeur. Il faut néanmoins savoir qu'une sonde géothermique ne peut être placée qu'à une profondeur maximale de 150 mètres. L'installation d'une pompe à chaleur géothermique avec des sondes est plus coûteuse que la mise en place de capteurs géothermiques. Toutefois, ce type de système offre un meilleur rendement.
Comment fonctionne une pompe à chaleur géothermique ?
La structure d'une pompe à chaleur sur nappe phréatique se présente sous la forme d'un système à trois circuits :
- le circuit d’eau glycolée permettant d'extraire la chaleur du sol
- le circuit frigorifique de la pompe à chaleur
- le circuit de chauffage destiné à diffuser la chaleur dans l'espace de vie.
Le premier circuit transporte l'énergie thermique du sol vers la pompe à chaleur. L'énergie géothermique est produite par l'énergie solaire qui s'accumule dans le sol, jusqu'à une profondeur d'environ 15 mètres. Dans les couches plus profondes, le sol et les eaux souterraines qu’il renferme sont réchauffés par la chaleur ascendante de l'intérieur de la terre.
À quelques mètres de profondeur, la température du sol reste constamment supérieure à 10 °C et elle n'est pratiquement pas affectée par les saisons. Il est donc possible d'exploiter ce réservoir d'énergie à l'aide de sondes profondes ou de collecteurs plats. Le fluide caloporteur circule dans le sol, en absorbe la chaleur et la transmet à l'échangeur de chaleur pour la restituer, par la suite, au second circuit.
Le rôle du circuit de la pompe à chaleur est d'élever le niveau de température. Pour cela, la PAC utilise un système composé d'un évaporateur, d'un compresseur et d'un condenseur.
L'eau chaude arrivée à la température souhaitée est ensuite transférée au circuit de chauffage par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur. Cela permet d'alimenter les surfaces chauffantes situées dans l'espace de vie et peut également constituer un système d'approvisionnement en eau chaude.
Que faut-il prendre en compte lors de l'installation d'une pompe à chaleur sur nappe phréatique ?
Utiliser la géothermie pour chauffer son habitation présente de nombreux avantages. Cependant, quatre conditions doivent être remplies pour que l'investissement soit réellement rentable. Il convient, en effet, de prendre en compte l'efficacité énergétique du bâtiment et du système de chauffage, ainsi que les conditions spécifiques du site d’implantation prévu.
Prerequisite for the installation
1. Le bâtiment est-il suffisamment économe en énergie et bien isolé ?
Ce n'est qu'à cette condition que la pompe à chaleur peut atteindre son efficacité maximale, avec un APF (Facteur de performance annuel) de 4 ou plus.
2. Quelles sont les températures d'alimentation qui permettent d'obtenir le meilleur rendement ?
Les températures initiales ne devraient idéalement pas dépasser 50 °C. En effet, plus la différence entre la température du sol et celle de départ est faible, moins la pompe à chaleur consomme d'énergie. Pour obtenir une efficacité maximale, il vaut mieux distribuer la chaleur par le biais d'un chauffage au sol, d'un chauffage mural ou de radiateurs de qualité et de grandes dilensions. Toutefois, il existe également des pompes à chaleur capables de fonctionner à des températures élevées (jusqu'à 75 °C) et de chauffer les habitations équipées de radiateurs classiques.
3. Le sol est-il géologiquement adapté à la mise en œuvre de l'énergie géothermique ?
Les conditions du sol déterminent le rendement de l'énergie géothermique par mètre. Les sols humides, argileux et sablonneux produisent beaucoup plus de chaleur que les roches sèches et poreuses. Votre expert en pompes à chaleur Bosch peut évaluer si l'emplacement de votre maison est compatible avec la géothermie.
4. Le site se prête-t-il à la réalisation de forages ou de tranchées de collecte ? Il n'est pas possible d'utiliser des engins lourds et d'effectuer des travaux de terrassement importants sur tous les terrains. C'est d'autant plus vrai dans le cas d'une rénovation, où il faut se demander s'il est possible ou non d'excaver les surfaces de jardin existantes, par exemple.
Prix d'une pompe à chaleur géothermique
Les coûts d'achat et d'installation d'une pompe à chaleur sur nappe phréatique sont plus élevés que ceux d'un nouveau système de chauffage au gaz, par exemple. Le prix d’une pompe à chaleur géothermique est également plus important que celui des autres pompes à chaleur. Mais cela est principalement dû à la complexité de son installation. Les coûts d'installation et d'exploitation sont plus élevés à cause des forages au sol ou de l'installation de collecteurs dans le sol nécessaires pour ce type de pompe à chaleur et de l'équipement nécessaire pour cela.
| Prix d'achat : | 9 000 – 16 000 EUR |
|---|---|
| Frais d'installation : | 2 000 - 3 000 EUR |
| Frais d'accès, de sondage du sol, de forage ou d'installation de collecteurs : |
2 000 - 10 000 EUR |
| Coût total de la mise en place du système : | 14 000 - 25 000 EUR |
|
Frais de fonctionnement* |
625 EUR pour l'électricité (en fonction du tarif applicable à la pompe à chaleur), plus 150 EUR de frais d'entretien par an |
*Exemple de bâtiment neuf : JAZ 4, 120 m² de surface chauffée, demande de chaleur totale de 10 000 kWh par an, tarif d'électricité de 0,25 €/kWh.
Demande de devis gratuit
Prime pour pompe à chaleur géothermique
Vous pourrez bénéficier d'une subvention pour pompe à chaleur géothermique si cette dernière porte le label européen A++ (en Flandre) ou mieux en matière de chauffage. Toutes les pompes à chaleur Bosch répondent à ce label de qualité. Pour obtenir plus d'informations sur les conditions à remplir et faire une demande de subvention, veuillez consulter notre page sur les primes & subventions.
Avantages et inconvénients des pompes à chaleur géothermiques
Les avantages d'une pompe à chaleur géothermique sont très convaincants. En effet, cet équipement vous permet de rendre votre système de chauffage durable et de réduire vos coûts de chauffage. Toutefois, il y a certains points auxquels vous devez prêter attention pour ne pas avoir à en subir les inconvénients.
Avantages
- Haute performance avec un APF de 4 ou plus
- Bon bilan CO2 pouvant atteindre la neutralité en CO2 grâce à l'énergie verte
- Faible consommation électrique et coûts réduits de chauffage grâce à un COP (coefficient de performance) élevé
- Production d'eau chaude fiable et efficace
- Possibilité de refroidissement passif en été : climatisation économique et durable pour votre espace de vie, presque sans consommer d'énergie
- Utilisable dans de nombreux endroits avec une sonde ou un collecteur
- Complète les panneaux photovoltaïques et augmente la rentabilité de l'installation PV (photovoltaïque)
- Peu d'entretien, robuste et durable
- Silencieuse et peu encombrante puisqu'une seule unité est nécessaire (pas d'unité extérieure)
- Nombreuses possibilités de subventions
Inconvénients
- Coûts d'investissement initiaux élevés
- Comparée à d'autres pompes à chaleur, son installation demande beaucoup d'efforts.
- Il est nécessaire de bien planifier les travaux pour tirer pleinement parti des avantages de ce système.
- Son installation est difficile à réaliser dans les zones densément urbanisées
- Il est important de ne jamais endommager les collecteurs de surface lors de travaux de construction, à cause de la végétation, etc.
- Il est obligatoire d’obtenir un permis pour les forages
Le chauffage géothermique est-il respectueux de l'environnement ?
L'environnement et le climat tirent profit de la réduction de l'utilisation de combustibles conventionnels. Les pompes à chaleur géothermiques sont donc nettement plus respectueuses de l'environnement que les chauffages au gaz ou au fioul à condensation, par exemple. L'électricité verte ou l'énergie photovoltaïque provenant de votre propre toit accroissent votre contribution à la protection de l'environnement.
Le sol et la terre ne sont pas non plus impactés lorsque ces équipements sont placés correctement. Ce n'est qu'en extrayant une trop grande quantité d'énergie par mètre à cause d’un mauvais emplacement, que le sol peut se refroidir au fil des ans. Mais il s'agit là d'une situation tout à fait exceptionnelle.
Pompes à chaleur géothermiques Bosch
Questions fréquemment posées sur les pompes à chaleur géothermiques
Chauffage par géothermie : quelle est la différence entre la géothermie de surface et la géothermie profonde ?
Quelle est la profondeur de forage nécessaire pour l'installation d'une pompe à chaleur géothermique ?
Quelle température prévaut à une profondeur de 100 mètres ?
Les forages géothermiques sont-ils dangereux pour la santé et présentent-ils un risque de radioactivité et de pollution ?